毕业设计（论文）偏心连杆式紧压茶叶机的设计（含全套CAD图纸）.doc

《毕业设计（论文）偏心连杆式紧压茶叶机的设计（含全套CAD图纸）.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）偏心连杆式紧压茶叶机的设计（含全套CAD图纸）.doc（21页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计由于部分原因，说明书删除部分，完整版说明书，CAD图纸，联系153893706偏心连杆式紧压茶叶机的设计DESIGN OF BIASED SLIPPERY COLUMN TYPE COMPRESSED MACHINE FOR TEA学生姓名：学 号：年级专业及班级：2008级机制（4）班指导老师及职称：提交日期：2012年5月目 录摘要1关键词11前言11.1设计的目的与意义11.2我国茶叶加工现状与发展前景21.3紧压茶压制力的确定31.3.1 含水量对紧压茶外形及内质影响51.3.2 加工压力对紧压茶外形及内质的影响51.3.3 散茶与紧压茶

2、的内质比较62设计原理与设计方案的选择62.1设计原理62.2设计方案的选择72.3整机总体设计及工作原理82.3.1整机总体设计82.3.2工作原理83电动机的选择93.1电动机类型和结构型式93.2电动机功率103.2.1滑柱的输出功率Pw103.2.2电动机的输出功率Ped103.3电动机的转速103.4确定电动机的型号104V 带传动的设计计算104.1确定计算功率104.2选取普通V带带型104.3确定带轮基准直径104.4确定V带的基准长度和传动中心距114.4.1初步确定中心距114.4.2计算带所需的基准长度114.4.3计算实际中心距a114.5验算主动轮上的包角114.6计

3、算普通V带的根数Z114.7计算单根V带得初拉力得最小值114.8计算压轴力124.9大小带轮的结构设计124.10带轮上键的选取与强度校核134.10.1小带轮上键的选取与强度校核134.10.2大带轮上键的选取与强度校核135减速器的设计计算135.1蜗轮蜗杆的设计135.1.1选择蜗杆传动的类型135.1.2选择材料135.1.3按齿面接触疲劳强度进行设计145.1.4蜗杆与蜗轮得主要参数与几何尺寸155.1.5校核齿根弯曲疲劳强度155.1.6验算效率165.1.7精度等级公差和表面粗糙度的确定165.2减速器输出轴的设计165.2.1求输出轴上的功率，转速和转矩165.2.2初步确定

4、轴的最小直径165.2.3轴的结构设计175.2.4校核轴的强度185.3减速箱体的结构尺寸设计196偏心连杆式机构的设计计算196.1偏心连杆式机构的要求196.2偏心轮机构的设计206.2.1确定偏心连杆条件及连杆L1的长度206.2.2偏心轮机构的极位夹角和行程速度变化系数的计算206.2.3偏心轮机构的的传动角和压力角的计算206.2.4滑柱的抗压强度的计算217凸轮-摆杆式间歇退料机构的设计计算217.1凸轮-摆杆式间歇退料机构的工作原理和设计要求217.2凸轮-摆杆式间歇退料机构的各连杆、连架杆的设计与计算217.3凸轮-摆杆式间歇退料机构偏心凸轮的设计与计算227.3.1偏心凸轮

5、的推程的计算227.3.2设计凸轮的轮廓线和凸轮的位移曲线、速度曲线、加速度曲线228圆柱压缩弹簧的设计计算249结论259.1该机械存在以下的问题259.2该机械解决的问题259.3小结25参考文献26致谢27附录27偏心连杆式紧压茶叶机的设计摘 要：我国生产的紧压茶大多为发酵砖茶，饮用时必须先将砖茶叶捣碎，在锅中烹煮出茶叶汁味才可饮用。本文介绍了一种在茶叶加工过程的最后一道干燥工序前，利用茶叶的自有粘性采用笔者设计研制的偏心连杆式紧压茶叶机来加工成紧压茶块的方法，并就紧压茶叶机的工作原理及偏心连杆的受力情况进行了初步研究分析。这种茶耐储藏，饮用既方便又卫生，还能保持和提高了绿茶的原有形态和

6、品质，所具有的优点使其带来很高的附加值。关键词：紧压茶；偏心连杆；压制力Design of Biased Slippery Column Type Compressed Machine for TeaAbstract：Fermentation brick tea is the main kind of compressed tea produced in China, it must be crushed and cooked for tasting before drunk. This article introduces one way, in front of the tea proce

7、ssing process last dry working procedure, which is to adopt the authors design of the biased slippery column type and make use of the tea innate coherency to squeeze the tea machine in order to process the compressed tea block, meanwhile, a preliminary analysis on compressed tea machines principle o

8、peration and force condition of a smooth partiality post is given. The tea is preservable, convenient to carry, it could also maintain and enhance green teas original shape and quality, which brings very high additional value.Keywords: Compressed tea; Biased slippery column; Produced pressure 1 前言 1

9、.1 设计的目的与意义我国是茶的故乡，有着悠久的种茶历史。未来我国茶产业的增长潜力巨大，因为国内外市场需求稳定增长。茶是世界三大饮料之一，而中国是世界茶产量第一大国、茶出口第二大国。从国内来看，喝茶已成为多数中国人的一种生活习惯，茶已成为社会生活中不可缺少的健康饮品和精神饮品，而且，随着人们健康消费观念的普及，茶正在被越来越多的人接受、喜爱和追求。从国际需求来看，中国茶出口一直保持稳定增长态势。茶叶千百年来均是以条索状、叶片状、砖块状的形状展现在人们面前。食用时，人们往往用手抓茶叶入杯泡茶给自己或客人，这样既不卫生也不雅观。倾倒茶叶虽然卫生又拿捏不准份量也不方便。目前，我国生产的紧压茶大多为发

10、酵砖茶。由于砖茶与散茶不同，甚为紧实，所以，用开水冲泡难以浸出汁，饮用时必须先将砖茶捣碎，在铁锅或铝壶内烹煮才可。随着人们生活水平的大幅度提高，近几年在市场上已出现了一部分成型茶，如球、饼等形状。它便于携带，使用方便卫生，且储藏时间长，很受品茶人的青睐。但由于是通过蒸煮复水后手工包揉而成型然后干燥成成品。蒸煮复水对茶叶影响很大，而且手工包揉加工的工人劳动强度大，工效低，产量小，因而使成型茶成本价格大大增加，也就不能很好开拓市场本项目研究的目的: 将绿茶通过专用机具加工成小块的紧压茶，不需复水蒸压，保持绿茶原有的形态和品质,并可将绿茶加工成各种形状、大小不一的紧压茶，以及加工表面带字的紧压茶。其

11、加工机具重量轻、体积小、操作简单。加工的紧压茶耐储藏、饮用方便卫生，具有很高的附加值。因此，这种紧压茶具备较大的潜在市场和经济价值，很有必要对紧压绿茶机进行研究和开发，具备较大的潜在市场和经济价值。本次课题设计专门对这种机械进行初步的设计和研究，并且在样机的基础上，进行了部分的改进。1.2 我国茶叶加工现状与发展前景我国是一个生产和消费茶叶的大国，却不是茶叶强国。目前， 我国年产干茶80多万吨，其中绿茶就占60多万吨。全国有大中型茶叶生产企业近万家，个体茶农100多万户。茶叶是人民日常生活的必需品。茶叶是世界上三大饮料之一，国内外市场巨大。但是， 我国茶叶生产、加工规模散小， 科技含量、附加值

12、低。长期以来， 茶叶的形状以条索、片状为主，紧压茶只有蒸压后发酵的砖茶、沱茶，由于其体积大， 发酵时间长，饮用时要粉碎，既不方便也不卫生，而绿茶紧压在国内外还没有人系统地进行这方面的研究。目前国内外市场上很少有此类小块茶，即使有也是手工加工而成，生产效率低、劳动强度大、紧压茶品质低。一般红、绿、青茶的外观已很难适应新的市场变化，而且价格低廉，效益低。所以，传统的烘青、炒青绿茶、红茶及乌龙茶等大宗茶，如能通过特殊加工方法，使其外形光滑紧结成饼仔状，富有美感，其价值将会大大提高，销路也会更好。一般红、绿、青茶的外观已很难适应新的市场变化，而且价格低下，效益低。所以，传统的烘青、炒青绿茶、红茶及乌龙

13、茶等大宗茶，如能通过特殊加工方法，使其外形光滑紧结成饼仔状，富有美感，其价值将会大大提高，销路也会更好。为此，着手研究一种新的加工工艺、并设计制造出一种紧压茶叶加工机械势在必行。目前，该机械处在初步研究阶段，还需要进一步完善，希望能进行连续生产，进一步提高生产率和产品质量。同时研制新的花式品种及精美包装，以适应市场的变化和提高竞争能力。紧压茶是以绿茶或红茶或黑茶作原料，直接在茶叶加工过程的最后一道工序干燥前将其加工成不同形状的小块紧压茶，有砖形、饼形、碗形、柱形、方块形等。压制工艺因品种不同而异。紧压茶基本加工流程: 鲜叶手工杀青手工揉捻进行炒二青边炒边揉搓紧压干燥。紧压茶属再加工茶和茶叶的深

14、加工，符合现代茶叶加工的发展趋势，使茶叶产品增值，偏心滑柱式紧压茶叶机对茶叶的加工不改变原茶的性质，使茶叶能保持原滋原味，并且可以加入些有益成分，还使茶叶加工艺术化，富有美感，让现代气息扑面而来。1.3 紧压茶压制力的确定在茶叶压制的过程中，压制力过大，容易将茶叶挤压破裂，茶汁外溢，影响紧压茶的品质，压制力过小，不容易将茶叶压制成型，干燥后紧实度不够，表面不平整。因此压制力的大小直接影响到茶叶的品质，压力的大小由茶块的受力面积和厚度，以及茶叶的含水量来决定，厚度和受力面积已经给定为12cm，利用螺杆式紧压茶叶机进行试验，下面为试验过程和试验数据：第一次试验，先将采摘的鲜叶在阴凉通风清洁地方摊放

15、4h，期间每小时轻翻一次。试验时采用手工杀青，锅温在160C，每次鲜叶投放量为400g，杀青时间为5min。杀青后摊凉进行手工揉捻3min，然后进行炒二青，锅温在100C，边炒边揉搓，时间为6min。这时测得茶叶的含水量在24，起锅后立即利用茶叶的粘性趁热进行压制成型茶。压制的成型茶形状为圆饼形，截面积为2.6 cm。采用3种压力2.94MPa，4.41MPa，5.88MPa压制。第二次试验，采用同块地里的鲜叶，将采摘的鲜叶在阴凉通风清洁的地方摊放4h，期间每小时轻翻一次。试验时采用第一次试验的前四道工序的同样方法，第四道工序完工即炒二青后摊凉复揉5min，然后进行炒三青，锅温为90C，时间8

16、min，边炒边揉搓提毫，起锅时测得含水量为15，同样趁热压制成型茶，形状大小同前，采用压力为2.94MPa，4.41MPa，5.88MPa。为了便于对比，每次试验均留下部分散茶，两次试验压型后即送入烤箱干燥，干燥温度均为70C，第一次干燥时间为8h，第二次干燥时间为5h。干燥后紧压茶含水量8%左右，紧压茶和散茶审评见表1。结果与分析：两次共压制型茶968块，10千克鲜茶压制干燥后的小块茶干燥后重2.23kg，单个均重2.3g。散茶105克，第一次试验留散茶52克，第二次试验留散茶53克。第一次试验压力为30kg/cm2（2.94MPa）得160个，45kg/cm2 (4.41MPa)得160个

17、，60kg/cm2(5.88MPa)得162个。第二次试验压力为30kg/cm2（2.94MPa）得160个，45kg/cm2(4.41MPa)得160个，60kg/cm2(5.88MPa)得166个，两次试验紧压茶与散茶的感官审评结果如表1、表2。表1 茶叶含水量、压力与紧压茶质量关系Table 1 content of water、pressure compressed tea含水量（%） 压力（MPa） 感官评定（干燥前） 感官评定（干燥后）含水量（8%）15 2.94 茶块表面欠平整、香气纯 茶块表面欠平整、棱角欠分明 正清香、汤色黄绿明亮、 香气纯正清香、汤色黄绿明亮 滋味甘爽、叶底

18、翠绿 滋味甘爽、叶底黄绿 15 4.41 茶块表面较平整、香气纯 茶块表面欠平整、棱角欠分明 正清香、汤色黄绿明亮、 香气纯正清香、汤色黄绿明亮 滋味甘爽、叶底翠绿 滋味甘爽、叶底黄绿15 5.88 茶块表面平整光滑、香气 茶块表面平整、棱角分明香 纯正清香、汤色黄绿明亮、 气纯正清香、汤色黄绿明亮 滋味甘爽、叶底翠绿 滋味甘爽、叶底黄绿24 2.94 茶块表面较平整、香气纯 茶块表面欠平整、棱角欠分明 正清香、汤色黄绿明亮、 香气纯正清香、汤色黄绿明亮 滋味甘爽、叶底翠绿 滋味甘爽、叶底黄绿24 4.41 茶块表面平整、香气纯 茶块表面较平整、棱角欠明 正清香、汤色黄绿明亮、 香气纯正清香、

19、汤色黄绿明亮 滋味甘爽、叶底翠绿 滋味甘爽、叶底黄绿 续表1含水量（%）压力（MPa）感官评定（干燥前）感官评定（干燥后）含水量（8%）245.88茶块表面平整、香气纯正清香、汤色黄绿明亮、滋味甘爽、叶底翠绿茶块表面平整、棱角分明、香气纯正清香、汤色黄绿明亮、滋味甘爽、叶底黄绿表2 同批散茶与紧压茶（含水量15%、压力5.88MPa）内质关系Table 2 With approves disperses the tea and the compressed tea (water content 15%, pressure 5.88MPa) the endosarc relations种类 感官

20、评定（干燥前） 感官评定（干燥后）紧压茶（15%） 香气纯正清香、汤色黄绿明 香气纯正清香、汤色黄绿明亮（5.88MPa） 亮、滋味甘爽、叶底翠绿 滋味甘爽、叶底黄绿 散茶 香气纯正清香、汤色黄绿明 香气纯正清香、汤色黄绿明亮 亮、滋味甘爽、叶底翠绿 滋味甘爽、叶底黄绿分析:1.3.1 含水量对紧压茶外形及内质影响1）当茶叶水分在24时，在干燥前前两种压力对茶叶外形影响不大，表面都比较平整，但当压力达到5.88MPa时，紧压茶表面比前两种压力的紧压茶表面要光滑平整。棱角分明，但色彩呈墨绿，有微量茶汁液留在模具上。干燥后前两种压力的紧压茶表面不平整，棱角欠分明，这与茶叶在干燥过程中具有收缩性质有

21、关。块茶给人不紧实的感觉，从一米高处自然下落，会产生掉渣碎叶断裂不紧。后一种压力较大，压出的茶叶产生较大粘性，因而干燥后紧压茶表面仍平整，棱角分明，从一米高处自然下落无变形，掉渣，冲泡后叶底呈黄绿，香气纯正。2）当茶叶水分含量在15%时，在干燥以前前两种压力的紧压茶表面欠平整，但当压力达5.88MPa时，紧压茶表面光滑平整，棱角分明，色彩翠绿。干燥后紧压茶表面与干燥前变化不大，这与茶叶水分含量较少有关。从一米高处让其自然下落，前两种压力紧压茶掉渣，压力越小，掉渣越严重。后一种压力较大，紧压茶表面光滑坚实，无掉渣断裂现象，冲泡后香气纯正，叶底黄绿。1.3.2 加工压力对紧压茶外形及内质的影响1）

22、当压力为2.94MPa对两种水分含量的紧压茶外形影响较大，干燥后表面均不平整，不紧实，内质同散茶无区别。2）当压力为4.41MPa对水分含量低的紧压茶外形还是有影响，干燥后表面欠光滑平整。水分含量高的紧压茶外形光滑平整，棱角分明。冲泡后香气纯正，叶底黄绿。3）当压力为5.88MPa无论水分含量高低，紧压茶的外型表面光滑平整，棱角分明，但水分含量高的紧压茶在模具上留有微量茶汁，色彩呈墨绿，且不易脱模，影响生产效率。内质同散茶无区别。但水分含量高的紧压茶茶汁挤压出太多对茶叶内质有一定影响。1.3.3 散茶与紧压茶的内质比较从试验中得知，由于采用了干燥前压制，紧压茶与同批散茶冲泡后茶叶外形一样，内质

23、基本上一致，也就是说这种紧压型茶内质不受形状和压力的影响。结论：1）从试验中得知，当水分含量大于24以上时，压力大于4.41MPa时，紧压茶表面光滑平整，但易使茶叶挤压破裂，茶汁外溢，茶叶水分含量越高，茶汁外溢越严重。这样会使紧压茶内质受到影响，也影响紧压茶脱模。压力太小，则紧压茶不紧实，表面不光滑，较松散。已删除重算。5.1.1 精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是功力传动，属于通用机械减速器，从GB/T 10089-1988，圆柱蜗杆蜗轮精度中选择8级精度，侧隙种类为f，标注为8f GB/T 10089-1988。5.1 减速器输出轴的设计5.2.1 求输出轴上的功率，转

24、速和转矩由计算已知蜗轮蜗杆传动效率，则： 于是 （21）5.2.2 初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理，查表取，于是得： （22）输出轴的最小直径与联轴器的孔径必须相适应，故需同时选取联轴器型号，联轴器的计算转矩，查表得，考虑到转矩变化很小，故取。则：按照计算转矩应小于联轴器的公称转矩的条件，查机械设计手册，选用GY4型凸缘联轴器，其公称转矩为，半联轴器的孔径，故蜗轮传动轴最小直径，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度。5.2.3 轴的结构设计（1）经过分析比较，选用下图的装配方案。图5 轴的结构和装配Fig.5 The composition and assemble o

25、f rod（2）根据轴向定位要求确定轴得各段直径和长度。1）为了满足半联轴器得轴向定位要求，-轴段右端制出一轴间，故取d-=34mm。左端用轴端档圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=34mm，半联轴器与轴配合得毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故-的长度比略短一些，先取L-=50mm。2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受径向力和轴向力的作用，故选用圆锥滚子轴承30208，其尺寸为，故d-=d-=40mm，而L-=20mm，右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，查机械设计手册得，定位轴肩高度h=2mm，因此取d-=44mm。3）取安装蜗轮处的轴段d-=45mm，蜗轮的左端与左轴

26、承之间采用套筒定位，已知蜗轮轮毂的宽度为40mm，为了使套筒端面可靠地压紧蜗轮，此轴肩应略短与轮毂宽度，故取L-=38mm，齿轮轮毂的右端采用轴肩定位，轴肩高度h0.07d，故取h=5mm，则轴环处的直径d-=50mm，轴环宽度，取L-=10mm。4）轴承端盖的总宽度为15mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离L=20mm，故取L-=35mm。5）取蜗轮距箱体内壁之距离a=12mm，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离S，取S=5mm，已知滚动轴承宽度T=20mm，则：L-=T+S+a+(40-38)=20+5+

27、12+2=39mmL-= L- L-L-(40-38)=39-10-20-2=7mm至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。（3）轴上零件的周向定位。蜗轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接，按d-=45mm查机械设计手册选取A型平键，键槽用键槽铣刀加工，同时为了保持蜗轮与轴配合有良好的对中性，故选取蜗轮轮毂与轴的配合为H7/n6；同样，半联轴器与轴的连接，选用A型平键，半联轴器与轴的配合为H7/k6，滚动轴承与轴的周向定位是右过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6.（4）确定轴上倒角和圆角尺寸。查表得d-=34mm轴端倒角为145，d-=44mm得倒角为1.645，各轴肩处的圆角半径

28、为R2。5.2.4 校核轴的强度查机械设计手册得，a=17mm，因此作为简支梁得轴的支承跨距，从轴的结构图可以看出截面C是轴的危险截面。进行校核时通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度，取，轴的计算应力为： （23）轴的材料为45钢，调质处理，查表得，故安全。5.2 减速箱体的结构尺寸设计减速箱体材料采用铸铁，主要结构尺寸见表5：表5 箱体主要尺寸Table 5 The main dimensions of box名称符号减速器型式的尺寸关系/mm箱座壁厚0.04a+38 取8箱盖壁厚18箱盖凸缘厚度b11.5112箱座凸缘厚度b1.512箱底凸缘厚度b22.520地脚螺

29、钉直径df0.036+12=15.6 取16地脚螺钉数目n4轴承旁边连接螺栓直径d10.75 df12盖与座连接螺栓直径d2（0.50.6）df8连接螺栓d2的间距l150200 取175轴承端盖螺钉直径d3（0.40.5）df8视孔盖螺钉直径d4（0.30.4）df6df 、d1、 d2至外箱距离C122；18；14df 、d2至凸缘边缘壁距离C220、12轴承凸台半径R1C2外箱壁至轴承座端面距离l1C1+C2+(510)铸造过渡尺寸x、y3；15蜗轮外圆与内箱壁距离11.2 取12蜗轮轮毂端面与内箱壁距离2 取12箱盖、箱座肋厚m1、mm10.85取7；m0.85取7轴承端盖外径D2D+

30、（5+5.5）d3 取120；注HT150轴承旁连接螺栓距离SSD21205 偏心连杆式机构的设计计算6.1 偏心连杆式机构的要求偏心连杆式机构是将偏心轮上的旋转运动通过偏心轮机构转化为直线运动，利用连杆将动力传递给滑柱对茶叶进行成形加工。要求在紧压茶叶时连杆的力恒为5000N，紧压茶为圆饼形，直径为20mm,厚度为7mm。滑柱的行程为100mm,在空行程中要能实现快速退回，以提高生产效率。一般为间歇工作，每次工作时间短，工作速度也不高。该机械在加工时，应当满足工作强度要低，劳动生产率要高的要求。6.2 偏心轮机构的设计根据偏心连杆式机构滑柱的行程为100mm，在空行程中要能实现快速退回的要求

31、和机构的结构设计要求，如图6所示，选取偏心轮回转中心与滑柱中心线的距离L=40mm偏心轮的偏心距e=20mm，连杆L1=230mm，滑柱L2=220mm。根据机构的演化原理，滑柱与导路组成的移动副可以视为转动中心在其导路垂线方向的无穷远处的转动副，即为转动副，故此曲柄滑块机构ABC可视为铰链四杆机构，于是由铰链四杆机构的特性，可推知此偏置曲柄滑块机构的特性。图6 偏心轮机构Fig.6 Eccentric gear6.2.1 确定偏心连杆条件及连杆L1的长度由铰链四杆机构的杆长条件知，,其中-=e，故e。由已知选取偏心轮回转中心与滑柱中心线的距离，偏心距e=20mm，因连杆，所以连杆选取L1=2

32、30mm满足设计要求。6.2.2 偏心轮机构的极位夹角和行程速度变化系数的计算用作图法先作出该机构的两个极位和，如图6所示。当偏心距e和连杆L1两次共线时，偏心距e在两个位置之间所夹的角为极位夹角，因其极位夹角，此时行程速度变化系数K为： （24） 故偏心轮机构存在急回运动，可节省空回行程的时间以提高劳动生产效率。6.2.3 偏心轮机构的的传动角和压力角的计算偏心距e与滑柱的中心线垂直时，压力角最大，传动角最小，故最小传动角为，计算最小传动角: （25） 故机构的传力性能良好。计算最大压力角： （26）偏心轮机构以偏心轮为原动件，能够做整周回转，因此机构的传动性能好，无死点位置。6.2.4 滑

33、柱的抗压强度的计算根据压制成型茶的试验可得，滑柱所受的压力F=5000N,选取滑柱的直径为30mm, 材料为Q235，查表得许用应力=156Mpa，计算连杆的应力和校核： (27)故滑柱的抗压强度足够。6 凸轮-摆杆式间歇退料机构的设计计算7.1 凸轮-摆杆式间歇退料机构的工作原理和设计要求根据产品茶叶加工的要求，紧压茶为圆饼形，直径为20mm，厚度为7mm。模套的行程为L5=20mm，采用凸轮-摆杆式间歇退料机构，通过偏心凸轮的逆时针旋转，推动连架杆L3逆时针摆动，摆角为, 连架杆L3将动力经过连杆L4传递给模套。使快速退回，由于偏心轮机构退回的速度比模套慢，利用偏心轮机构的滑柱将紧压茶顶出

34、，实现退料，由于偏心凸轮的椎程H很小，推程回程角较小，模套完成退料后，迅速的回到原来位置，准备下一次冲压,以实现偏心滑柱式机构与凸轮-摆杆式间歇退料机构的协调运动，保证整个机器的正常运行，该机构见图7。7.2 凸轮-摆杆式间歇退料机构的各连杆、连架杆的设计与计算根据偏心凸轮的顺时针旋转，模套的行程为20mm，选取连架杆的长度L3=250mm,绕过连架杆与机架接触点与水平线的垂线对称摆动，摆角为： =2arcsin （28） 设定连架杆与连杆L4安装在模套位置的中心距离为500mm，计算连杆L4的长度： =500mm （29）图7 凸轮摆杆机构Fig.7 Cam - swing link org

35、anization7.3 凸轮-摆杆式间歇退料机构偏心凸轮的设计与计算7.3.1 偏心凸轮的推程的计算根据连架杆的长度L3=250mm，摆角为= ，由三角形定理求推程H： H=8020/250=6.4mm7.3.2 设计凸轮的轮廓线和凸轮的位移曲线、速度曲线、加速度曲线如图7所示为凸轮摆杆机构。已知凸轮的基圆半径ro=55mm,推程H=6.4mm凸轮以等加速等减速w逆时针旋转,推杆的运动规律如表6所示。表6 推杆的运动规律Table 6 Throwout lever law of motion 序号凸轮运动角推杆运动规律1020等加速等减速上升H=6.4mm22030推杆远休33050等加速等

36、减速下降H=6.4mm450360推杆近休根据已知的基圆半径Ro=55mm,推杆的推程H=6.4mm,然后才能运用上述反转法进行作图，下面作凸轮的轮廓线。确定摆杆的反转运河中占据的各个位置。为此合摆杆由起点位置沿- w方向反转，将推程现选取进行等分，在基圆上得各等分点1、2、，即为摆杆在反转运动所占据的位置。计算摆杆在反转运动中的预期位移，因摆杆在推程和回程中以等加速等减速运动，故计算得摆杆的位移如下表所示。表7 S关系Table 7 S relations 0 3.3 6.6 9.9 13.2 16.5 20 33.3 36.6 39.9 43.2 46.5 50 53.3s/mm 0 1.

37、1 2.1 3.2 4.3 5.3 6.4 6.4 5.3 4.3 3.2 2.1 1.1 0摆杆的位移如下图所示：图 8 S曲线Fig.8 S Curve确定摆杆在复合运动中位移图依次占据的位置，画出凸轮的轮廓线如图9所示：图 9 凸轮Fig.9 cam由等加速等减速运动规律的速度和加速度的运动方程式计算其速度和加速度 等加速回程： （30） (31)等减速回程： (32) (33)并它们的图形如图10、图11所示。8 圆柱压缩弹簧的设计计算根据偏心滑柱式紧压茶叶机的退料机构的工作原理和要求，弹簧的节距为p，在自由状态下，各圈之间应有适当的间距，以便弹簧受压时，有产生相应变形的可能。图10

38、凸轮速度图Fig.10 Cam speed chart 图11 凸轮加速度图Fig. 11 Cam acceleration chart为了使弹簧在压缩后仍能保持一定的弹性，设计时还应考虑在最大载荷伯用下，各圈之间仍需保留一定的间距。的大小一般推荐为：=0.1d=0.30.2mm式中d为弹簧丝的直径，单位为mm。选取YI型，以保证两支承面与弹簧的轴线垂直，从而合弹簧受压时不致歪斜。选取d=0.3mm,因为d0.5mm 时，弹簧的两支承端面可不懈磨平。普通圆柱螺旋弹簧的主要几何尺寸有：外径D2、中径D、内径D1、节距P、螺旋升角a及弹簧丝直径d。 (34)式中弹簧的螺旋升角a，对圆柱螺旋压缩弹簧

39、一般应在范围内选取。弹簧选取右旋，普通圆柱螺旋的结构尺寸计算如表8所示：表 8 普通圆柱螺旋的结构尺寸计算Table 8 Ordinary column screw structure size computation参数名称及代号计算公式计算结果备注中径DD=Cd25查机械设计手册内径D1D1=D-d22外径D2D2=D+d28旋绕比 CC=D/d8.3压缩弹簧长细比bB=H0/D1.6自由长度H0H=pn+(1.52)d41有效圈数nn8节距PP=(0.280.5)D5螺旋角a5.19 结论9.1 该机械存在以下的问题1）为了保持茶块的卫生，原料必须相当干净，否则茶块会出现沙子或其他杂物。

40、2）茶块必须比较干燥，且不宜太厚，含水量不能太高，以便干燥和储藏，使其不易变质。3）茶块与字模接触面积大，摩擦阻力大，分离有难度，不容易实现自动化生产，需要经常打蜡，以减少摩擦，容易脱模。9.2 该机械解决的问题1）成功的实现了紧压茶块的机械生产，弥补了绿茶紧压茶块生产的空白。2）该机械的传动比较简单，各零部件设计也较简单，易于操作和加工制造。9.3 小结紧压茶叶机还处于初步设计和研制阶段，偏心连杆式紧压茶叶机在原有螺杆式紧压茶叶机的基础上进行改进，克服了螺杆式紧压茶叶机由于茶块脱模部分还没能实现自动化，因此生产效率低等问题，能实现自动脱模，该机械可以实现自动化连续生产，紧压茶块实现了大规模的

41、生产，大大提高了生产的效率，附加值大大提高。参考文献1施兆鹏.茶叶加工学M，北京：中国农业出版社，1997：27-632白堃元.茶叶加工M，北京：化学工业出版社，2001.1：178-2513倪德江 陈玉琼. 制茶工艺对名优绿茶香气品质的影响J，茶叶科学，1997. 17（1）：65-684黄意欢.茶学实验技术M，中国农业出版社，1997：184-2405陆松侯 施兆鹏.茶叶审评与检验M，北京：中国农业出版社，2001：101-1506尹在继. 茶叶的评分和评语， 中国茶叶，1983：54-857中华人民共和国国家标准.紧压茶，GB 9833.1-9833.3-88，19898吴幼亭. 绿茶审

42、评技术浅谈，中国茶叶，1988：23-259上海市职业技术培训教研室编.茶叶审评与检验M，北京：中国劳动社会保障出版社，2003.210汪 华 湖南农业产品概论，郑州：河南科技出版社，2000：188-20011王昆 何小柏 汪信远. 机械设计课程设计M，北京：高等教育出版社，1996：150-18012成大先. 机械设计手册 轴承 单行本M，北京：化学工业出版社， 200413汤兴初 辛继红 尚本清 张喻 张岚 论文：含水量和加工压力对紧压茶成型及品质影响，2005 14洪钟德. 简明机械设计手册 M，上海：同济大学出版社，2002 15李柱国. 机械设计与理论M,北京: 科学出版社，2003：85-21016成大先. 机械设计手册 机械传动 单行本M，北京：化学工业出版社， 2004：142-18617赵松年 张奇鹏. 机电一体化机